AI 赋能统计教学 变革课堂育人模式——智慧中小学平台在《条形统计图》教学中的应用案例

【摘要】

本案例立足小学四年级数学《条形统计图》教学实践，针对传统统计教学中手动绘图效率低、数据处理僵化、隐私保护缺失及精准指导不足等痛点，依托国家中小学智慧教育平台“数学数据可视化”模块的人工智能功能，构建“课前AI 诊断 — 课中AI 赋能 — 课后AI 拓展”的全流程数字化教学模式。通过AI工具实现数据智能采集、图表自动生成、动态数据分析及个性化反馈，推动教学方式从“教师主导灌输”向“学生自主探究”转变，有效提升学生数据意识与数字伦理素养，同时减轻教师教学负担，形成可复制、可推广的小学数学统计类课程数字化教学方案，为教育数字化背景下的教学方式变革提供实践参考。

【关键词】

国家中小学智慧教育平台；人工智能；条形统计图；教学方式变革；数据素养。

引言

（一）案例实施背景

在小学四年级数学《条形统计图》是培养学生数据意识和逻辑思维的核心内容，也是落实新课标“发展学生核心素养”要求的重要载体。然而，传统教学模式下的条形统计图教学长期面临诸多现实困境，严重制约教学质量提升与学生能力发展。

从教学实践看，传统教学有四大突出问题：一是手动操作效率低，学生绘制条形图平均耗10 - 15分钟，错误率超35%，反复修改易让学生有挫败感；二是数据处理方式僵化，手动绘制的静态图表无法直观呈现数据动态变化，学生对“数据与图形对应关系”及“一格代表多个单位”理解不深；三是教学反馈滞后，教师难实时掌握学生操作情况，课后批改作业耗时久，错过个性化指导时机；四是隐私保护意识缺失，传统统计活动常直接记录学生个人信息，有隐私泄露风险，还忽视数据伦理培育。

（二）应用国家平台的必要性

国家中小学智慧教育平台“数学数据可视化”模块搭载条形统计图智能生成、动态分析、数据校验等人工智能功能，为教学难题提供系统性解决方案。通过该平台，可自动化处理数据录入、图表生成、动态修改等操作，提升教学效率；其匿名化数据处理功能的AI智能分析能力，既能保护学生隐私，又能为教师提供精准学情反馈，支撑个性化教学。依托平台教学无需额外购置设备和软件，符合县域学校教学实际，可缩小城乡教育差距，推动教育优质均衡发展。

目标与思路

（一）整体目标

知识与技能目标：学生掌握国家中小学智慧教育平台“条形统计图生成”操作流程，能独立完成数据录入、设置与导出；理解“一格代表多个单位”合理性，精准解读 AI 生成图表数据关系，单元测试通过率不低于90%。

能力与素养目标：通过“数据收集—智能处理—分析应用”流程，提升学生数据整理与逻辑推理能力；培养数据匿名化意识，养成保护隐私的数字伦理习惯，实践参与率达100%。

教学变革目标：构建“AI 赋能 + 自主探究 + 精准指导”教学模式，使课堂互动频次较传统教学提升60%以上；形成可复制推广的小学数学统计类课程数字化教学方案，帮教师减少30%备课时间，提升教学效率与质量。

（二）研究思路与方法

研究思路：以解决传统条形统计图教学痛点为导向，依托国家中小学智慧教育平台人工智能功能，重构“课前诊断—课中探究—课后拓展”教学流程。课前用平台AI功能开展学情诊断，定位教学起点；课中通过AI工具赋能学生自主探究，突破重难点；课后借助平台实现个性化拓展与评价，形成教学闭环，推动教学方式从“教师主导”向“学生主体”转变。

研究方法：采用行动研究法，结合课堂教学实践，优化平台应用策略；运用数据对比法，对比传统教学与平台教学成效数据，验证教学方式变革有效性；辅以问卷调查法和访谈法，收集师生反馈意见完善教学方案。

具体措施

本案例依托国家中小学智慧教育平台“作业活动”“学科工具”等功能，按照“课前 — 课中 — 课后”三个阶段开展教学实践，实现教学方式的系统性变革。

（一）课前：AI 诊断学情，精准锚定教学起点

（1）分层任务布置：教师登录国家中小学智慧教育平台，通过“作业活动”模块发布课前预习任务。以4人小组为单位，匿名统计班级30名同学的课间活动偏好（限定为跳绳、踢毽子、看书、跑步 4 类），基础组仅需记录数据，提升组需尝试手绘条形图并标注绘制过程中遇到的困惑。任务明确要求仅统计人数，不得填写学生姓名等个人信息，强化隐私保护意识。

图1课前作业布置

（2）AI自动学情分析：学生完成任务后通过平台提交，“作业批改助手”快速批阅，在10分钟内自动生成学情报告，精准定位“数据重复统计”“刻度设置混乱”“条形高度偏差”等共性问题，同时识别出个别学生在“一格代表1人”基础知识点上的薄弱环节。教师根据学情报告，调整备课重点，预设课堂纠错环节和个性化指导方案。

图2课前学情报告 

图3课前学习分析报告2

1. 资源前置推送：针对预习中表现薄弱的学生，教师通过平台定向推送《条形统计图》基础认知微课资源，帮助学生提前铺垫核心概念，为课堂学习做好准备。

图4课前资源前置推送图片

图5学生课前自学照片

（二）课中：AI 赋能探究，重构课堂教学流程

1. 痛点导入与工具演示

（1）教师通过大屏展示学生课前提交的手绘错误作品，聚焦“手动绘图耗时久、易出错、难修改”等问题，引发学生共鸣，激发其对高效工具的需求。

图6课中痛点导入图片

（2）教师现场演示国家中小学智慧教育平台“条形统计图生成”功能的操作流程：登录“智慧中小学”APP→进入“工作台”→点击“资源库”→新建互动课件→选择“学科工具”→点击“数学”→找到“条形统计图生成”功能（或通过“更多→统计图表→条形图”路径进入）。演示过程中，清晰讲解“数据录入 — 选择统计图类型 — 结果导出”三步核心操作，强调左下角“本功能来源：国家中小学智慧教育平台”的规范标识，引导学生规范使用官方工具。

图7 教师演示操作步骤图

（3）互动提问：“观察AI生成的图表，大家发现一格代表几人？你是如何判断的？”通过问题引导学生初步感知“一格代表多个单位”的核心知识点，为后续探究奠定基础。

图8互动问题图

图9学生回答问题图

1. 分组实操

①以小组为单位，学生打开平板/手机，登录个人账号，进入平台“学生任务”页面，找到教师提前发布的“条形统计图数据录入”任务，录入本小组课前统计的数据。录入过程中，有小组漏填“看书”类别人数，平台自动提示，避免数据缺失。

图10 学生提交数据场景图

②学生全部提交后，教师收集小组数据，生成班级统计图，大屏上立刻呈现班级课间活动统计条形图。

图11 教师生成班级统计图场景

教师引导学生观察图表并提问，如“哪类活动最受欢迎？纵轴一格代表几人？如何计算出来的？”预设学生回答“踢毽子最受欢迎，有20人；纵轴一格代表5人，因20人对应4个格子，4×5 = 20”，教师肯定并强调，AI能快速生成规范条形图，还能智能校验数据合理性、自动设置合适刻度，让数据整理、绘图、分析连贯高效且不易出错。

图12智能刻度对比图

1. 动态探究与思维深化

（1）数据修改实验：教师创设情境提问，若跑步人数从5人增至15人，条形图会如何变化，让小组讨论预测。预设学生答跑步条形会变高与看书条形齐平，教师操作平台修改数据，大屏跑步条形实时升高验证预测。接着教师又问，若踢毽子人数从20人减至17人，条形图怎样变。预设学生答踢毽子直条会变低，在15和20之间。教师再次操作，平台AI自动调整图表，踢毽子条形精准停在15至20 间。教师追问此时统计图一格代表几人，预设学生答一格代表3人。通过这些操作，让学生直观感受AI工具“智能调整刻度”特性。

图13数据变化问题图

图14学生思考场景图

1. 新增项目挑战：教师继续创设情境：“如果新增一项‘绘画’活动，有8人参与，这个条形应该画多高呢？”学生经过小组讨论后回答：“纵轴一格代表5人，8人不到2格，应该画1.6格，就是第一格画满，第二格画一半多一点。”

图15 小组讨论场景图

教师按照学生的思路在平台录入数据，AI精准生成对应高度的条形，与学生预测完全一致，强化学生对“小数值刻度”的理解。

（3）规律总结：教师引导学生总结：“数据一改，图表即时更新，这就是AI动态分析的优势！我们能从图表变化中，更直观地看到数据之间的关系。”同时引用《礼记・中庸》中“凡事预则立，不预则废”，引导学生体会技术赋能学习的科学价值。

4. 伦理教育与课堂小结

伦理安全强调：教师强调，今天统计的数据已匿名化，未记录同学个人信息。技术赋能，但尊重与责任是数字时代首课，今后要保护自己和他人隐私，做负责任的数字公民。

图16伦理安全引导图

课堂小结：教师引导学生小组讨论所学、分享收获，指出AI不仅是学习工具，更是探索数学世界的助手，它实现数据收集、整理、可视化与动态分析一体化，让数字直观、图表有生命力，提升学习效率与思维深度。

图17课堂小结图

（三）课后：AI 拓展评价，实现个性化提升

分层作业推送：教师通过平台“作业活动”模块发布课后实践任务，分基础层和提升层，学生可自主选择或按小组分工完成。

基础层任务：以家庭为单位统计一周内每日家庭用水量（吨），用国家中小学智慧教育平台AI工具生成标注清晰刻度和单位的条形图；

提升层任务：分析家庭用水量条形图，提出1 - 2条节约用水建议并形成简短分析报告。同时明确要求，数据收集时要保护家庭隐私，不得泄露家庭住址、联系方式等信息。

智能批改与学情反馈：学生完成任务后通过平台提交，系统人工智能1分钟内完成批改，从“刻度设置合理性”“图表标注完整性”“分析建议可行性”四个维度评分并生成个性化学情报告。针对数据录入不合理的学生，平台推送同类数据录入练习；对图表解读薄弱的学生，自动推送“条形图分析技巧”微课资源；对分析建议不合理的学生，提供针对性指导提示。

取得成效

通过国家中小学智慧教育平台人工智能功能的深度应用，本案例取得了显著的教学成效，实现了教学质量、学生能力和教学模式的多重突破。

（一）教学效率显著提升，师生负担有效减轻

学生学习效率提升：传统教学中，学生手动绘制条形图平均耗时10 - 15分钟，错误率35%；借助平台AI功能，完成数据录入与图表生成仅需3 - 5分钟，错误率降至5%以下，学习效率提升近4倍。此外，AI工具动态分析功能让学生无需重复绘图，直观感受数据变化，减少无效学习时间。

教师教学负担减轻：教师批改作业时间从传统的1小时/班缩短至10分钟/班，备课时间减少30%。并且，AI自动生成学情报告和个性化辅导建议，使教师无需花大量时间整理分析数据，可将更多精力投入教学设计和个性化指导，实现“减负增效”。

（二）学生核心素养提升，学习效果全面优化

知识掌握更扎实：单元测试数据显示，学生对“条形统计图”核心知识点掌握率从传统教学的72%提93%，“一格代表多个单位”知识点正确率从65%提至91%，数据解读和分析能力显著增强。学习兴趣和主动性被激发：课后问卷调查显示，92%的学生喜欢用AI工具学条形统计图，88%的学生认为AI工具让数学学习更有趣。课堂观察数据表明，学生主动举手发言次数比传统课堂增加60%，小组合作探究参与度和深度明显提升。数字素养和伦理意识养成：100%的学生能在实践活动中自觉匿名记录数据，85%的学生能主动指出数据收集的隐私保护问题，数字时代伦理责任感和安全意识有效培养。

（三）教学模式深度变革，课堂生态持续优化

1.新型教学模式构建成型：构建“AI工具+自主探究+合作学习+精准指导”模式，课堂从单向传输变为多维互动，凸显学生主体地位。

2.教学决策实现数据化：依托平台AI 进行数据采集与分析，教师实时掌握学生动态，精准定位难点困惑，提升教学针对性与有效性。

3.课堂互动质量显著提升：AI工具的动态演示和实时反馈为互动提供载体，提高师生、生生互动频率和质量，形成良好课堂生态。

（四）育人价值充分彰显，教育合力有效形成

学科育人功能深化：将数据隐私保护教育融入教学，实现知识学习与品德培养统一，培养学生社会责任感与正确价值观，落实立德树人任务。

家校协同育人成效显著：课后实践使家长深度参与学生学习，82% 家长反馈通过陪孩子完成统计任务，感受到AI对学习的帮助，更了解孩子数学学习情况。平台推送亲子互动建议，让家校协同更具针对性，增强教育合力。

结论及展望

（一）案例结论

本案例依托国家中小学智慧教育平台“数学数据可视化”模块人工智能功能，破解传统条形统计图教学痛点，构建“AI赋能+自主探究+精准指导”新型教学模式，变革教学方式。实践证明，该平台功能对接小学数学教学需求，提升效率、减轻负担、促进学生发展，为县域学校数字化教学提供路径。

本案例创新特色有三：一是流程重构，将AI工具融入教学全流程，形成闭环模式；二是素养融合，知识教学注重数据伦理和隐私保护教育，协同发展知识与素养；三是精准赋能，借助平台AI功能“以学定教”，提升教学针对性和有效性。

（二）未来展望

本案例成效显著，但仍有优化空间，包括部分学生自主探究缺思路引导、操作节奏不一，平台AI功能对学生创新思维评价不完善，老年家长课后操作平台不熟练。

未来将从三方面完善：一是优化教学设计，在平台任务中设置更细致的操作提示和探究引导问题，帮助学生明确方向；二是期待平台更加完善，建议优化AI评价维度，增加“思维创新度”指标，鼓励个性化表达；三是制作“家长版平台操作指南”短视频，建立班级家长互助群，解答操作疑问，提升家校协同效果。同时，将本案例经验推广到小学数学其他统计类课程，拓展至科学、语文等学科的数据处理教学，探索人工智能与学科教学融合路径，发挥国家中小学智慧教育平台赋能作用，为教育数字化转型贡献力量。

参考文献

1.《义务教育数学课程标准（2022 年版）》，北京师范大学出版社；

2.《教育部教育技术与资源发展中心关于开展国家中小学智慧教育平台应用案例征集活动的通知》；

3.《河南省教育资源保障中心关于征集国家中小学智慧教育平台创新应用典型案例的通知》（豫教资保〔2025〕34 号）；

4.《信阳市现代技术教育服务中心关于开展国家中小学智慧教育平台应用优秀案例征集活动的通知》（信教服〔2025〕31 号）。

案例课程视频：

案例实践单位：固始县第十三小学

案例主持人：陈玲玲

案例成员：胡鸿艳 熊冬月 马群 严雪莲

案例指导：河南曹建国专家指导团队